第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料2.1對(duì)建筑用鋼材的性能要求較高的強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度fu和屈服強(qiáng)度fy足夠的變形能力：塑性、韌性良好的加工性能：冷加工、熱加工、可焊性2.2鋼材的主要性能及其鑒定1、單軸拉伸時(shí)的工作性能條件：標(biāo)準(zhǔn)試件，常溫（20℃）下緩慢加載，直到拉斷破壞，一次完成。

標(biāo)準(zhǔn)試件l0/d=5，10；l0—標(biāo)距；d—直徑dⅢ塑性階段：E為零，失去承載的能力。

Ⅳ應(yīng)變硬化階段：又恢復(fù)承載的能力，但很快被拉斷。OBCDAEⅠ彈性階段：E為常量

Ⅱ彈塑性階段：E為變量

對(duì)無明顯屈服點(diǎn)的鋼材該種鋼材在拉伸過程中沒有屈服階段，塑性變形小，破壞突然。設(shè)計(jì)時(shí)取相當(dāng)于殘余變形為0.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為屈服點(diǎn)—“條件屈服點(diǎn)”fy=f0.20.2%fuεp應(yīng)力應(yīng)變曲線的簡(jiǎn)化1)fy與fe相差很小；2)超過fy到屈服臺(tái)階終止的變形約為2.5%--3%，足以滿足考慮結(jié)構(gòu)的塑性變形發(fā)展的要求。

（1）鋼材可以簡(jiǎn)化為理想彈塑性體ε2.5%--3%fy

ε00.15%ε

（2）鋼材在靜載作用下：強(qiáng)度計(jì)算以fy為依據(jù);fu為結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。（3）斷裂時(shí)變形約為彈性變形的200倍，在破壞前產(chǎn)生明顯可見的塑性變形，可及時(shí)補(bǔ)救，故幾乎不可能發(fā)生。O0.15%22%fufyfu-fy單向拉伸時(shí)鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)

（1）屈服點(diǎn)fy——應(yīng)力應(yīng)變曲線開始產(chǎn)生塑性流動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，它是衡量鋼材的承載能力和確定鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的重要指標(biāo)。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面＞fy時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失了繼續(xù)承載的能力。（2）抗拉強(qiáng)度fu--應(yīng)力應(yīng)變曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，它是鋼材最大的抗拉強(qiáng)度。直接反映鋼材的內(nèi)部組織的優(yōu)劣，fu愈高，強(qiáng)度儲(chǔ)備愈高。fu/fy——強(qiáng)屈比，鋼材塑性設(shè)計(jì)的一個(gè)重要條件。（3）伸長(zhǎng)率（4）斷面收縮率它是衡量鋼材塑性應(yīng)變能力的重要指標(biāo)。當(dāng)l0/d=5時(shí)，用δ5表示，當(dāng)l0/d=10時(shí)，用δ10表示。A0A12冷彎性能在冷彎試驗(yàn)中表現(xiàn)的性能，既能看出鋼材塑性變形的能力，又可看出鋼材的冶金質(zhì)量。add+2.1a3、沖擊韌性

衡量鋼材在動(dòng)力（沖擊）荷載、復(fù)雜應(yīng)力作用下抗脆性破壞能力的指標(biāo)，用斷裂時(shí)吸收的總能量（彈性和非彈性能）來表示。(a)梅氏U型缺口(b)夏比V型缺口

由試件斷裂吸收的能量Cv來衡鋼材的沖擊韌性，（1）梅式U型缺口：ak值（2）夏比V型缺口：CV單位：J;Cv受溫度的影響4可焊性鋼材采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數(shù)及一定的結(jié)構(gòu)形式等條件下，獲得合格焊縫的難易程度。與含C量和合金元素有關(guān)。鋼材性能的鑒定做鋼材的各種性能的鑒定試驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)1、屈服點(diǎn)fy；2、伸長(zhǎng)率δ；3、抗拉強(qiáng)度fu；4、冷彎試驗(yàn)；5、沖擊韌性Cv(包括常溫沖擊韌性、0度時(shí)沖擊韌性負(fù)溫沖擊韌性）。小節(jié)1、化學(xué)成分

普通碳素鋼中Fe占99%，其他雜質(zhì)元素占1%；普通低合金鋼中合金元素＜5%。

（1）碳（C）：鋼材強(qiáng)度的主要來源，隨其含量增加，強(qiáng)度增加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蝕性降低。一般控制在0.22%以下，在0.2％以下時(shí)，可焊性良好。2.3影響鋼材性能的因素

（2）硫（S）：有害元素，熱脆性。不得超過0.05%。

（3）磷（P）：有害元素，冷脆性。抗腐蝕能力略有提高，可焊性降低。不得超過0.045%。

（4）錳（Mn）：合金元素。弱脫氧劑。與S形成MnS，熔點(diǎn)1600℃，可以消除一部分S的有害作用。

（5）硅（Si）：合金元素。強(qiáng)脫氧劑。

（6）釩（V）：合金元素。細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，其碳化物具有高溫穩(wěn)定性，適用于受荷較大的焊接結(jié)構(gòu)。（7）氧（O）：有害雜質(zhì)，與S相似。（8）氮（N）：有害雜質(zhì)，與P相似。（9）銅（Cu）：提高抗銹蝕性，提高強(qiáng)度，對(duì)可焊性有影響。2、成定材過舟程的猜影響冶煉：芽平爐、揀轉(zhuǎn)爐澆鑄啞：鋼蠶水—鋼錠—初軋—成材（傳統(tǒng)工資藝）鋼水—連鑄機(jī)—鋼坯—成材（新工慌藝）軋制溪：改虛善鋼腳材內(nèi)飼部組吵織結(jié)咸構(gòu)，顆鋼材雪因輥慶軋次涼數(shù)不塑同，套其強(qiáng)度亦不功相同神。熱處理潤(rùn)：顯著掉提高強(qiáng)跡度。（1）鋼億材的創(chuàng)冷加島工硬掩化冷加羅工硬稻化——當(dāng)荷載騾超過材晴料比例器極限卸譯載后，拉出現(xiàn)殘息余變形牙，再次礙加載則互比例極叨限（或爺屈服點(diǎn)姓）提高膏的現(xiàn)象差，也稱“應(yīng)變灰硬化”。時(shí)效硬堂化——隨時(shí)磨間的墊增長(zhǎng)貪，碳肯和氮走的化肉合物棄從晶雪體中榆析出悼，使材料硬染化的現(xiàn)攀象。應(yīng)變驕時(shí)效——鋼材驗(yàn)產(chǎn)生休塑性副變形懇時(shí)，敞碳、過氮化儉合物斥更易沉析出便。即闊冷作錘硬化醫(yī)的同句時(shí)可笛以加蹲速時(shí)歪效硬魚化，鞋因此佩也稱“人工時(shí)咳效”。3、其它避因素（2）溫純度影六響a．正溫冒范圍20沃0℃以內(nèi)對(duì)漢鋼材性另能無大壘影響，鼠該范圍咳內(nèi)隨溫圓度升高膠總的趨餃勢(shì)是強(qiáng)罵度、彈糠性模量黃降低，顫塑性增恭大。8006004002000N/m劉m2Efuδfy200400600溫度薄對(duì)鋼辱材機(jī)溫械性墳?zāi)艿钠视绊?0406080δ%220210200190180170160Ex103T(0C)250希℃左右抗戴拉強(qiáng)度惠略有提區(qū)高，塑混性降低抄，脆性橫增加—蘭脆現(xiàn)跨象，該溫設(shè)度區(qū)段然稱為“蘭脆區(qū)”。26碧0～320籮℃產(chǎn)生徐變現(xiàn)象肯。60商0℃左右彈魯性模量襖趨于零廣，承鄰載能力喂幾乎完脹全喪失將。當(dāng)溫度少低于常右溫時(shí)，席鋼材的艇脆性傾忠向隨溫兄度降低概而增加傭，材料爭(zhēng)強(qiáng)度荒略有矮提高活，但掃其塑振性和探韌性應(yīng)降低谷，該倒現(xiàn)象慈稱為懶低穩(wěn)挺冷脆響。b．負(fù)川溫范鏈圍脆性破壞轉(zhuǎn)變過渡區(qū)段塑性破壞反彎點(diǎn)試驗(yàn)溫度T0C沖擊斷裂功CvT1T2T0沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線(3父)應(yīng)力擁集中a.應(yīng)力志集中扎的概飯念構(gòu)件表鏡面不平并整，有厲刻槽、粱缺口，同厚度突承變時(shí)，猜應(yīng)力不銷均勻，盾力線變雞曲折，貓缺陷處斥有高峰弓應(yīng)力—應(yīng)力則集中。b.應(yīng)力集卵中的影角響c.減小應(yīng)較力集中超現(xiàn)象的動(dòng)措施<1:2.5由于鋼廊材具有拐良好的像塑性性鄭能，當(dāng)槍承受靜智力荷載炊且在常以溫下工列作時(shí)，鑒只要符傾合規(guī)范萍規(guī)定的孔設(shè)計(jì)要粥求，可錦以不考塞慮應(yīng)力醒集中的賞影響。2.魂4鋼材延陣性破壞囑和非延驢性破壞撫、沾循礎(chǔ)環(huán)加載綠和快速盤加載的繞效應(yīng)1、延扭性破層壞和艱非延矛性破爭(zhēng)壞（多塑性諸破壞簽和脆壓性破吊壞）塑性破辯壞破壞前船有明顯喘的塑性變巨形，破惑壞過碗程長(zhǎng)匠，斷剛口發(fā)蠻暗，堆可以詞采取臺(tái)補(bǔ)救齡措施蝴。脆性破狐壞壞前沒瓣有明顯辣的變形院和征兆弦，破壞揚(yáng)時(shí)的變兆形遠(yuǎn)比錦材料應(yīng)誦有的變盛形能力密小，破壞突然，疊斷口平秤直、發(fā)也亮呈晶酸粒狀，蝴無機(jī)會(huì)襯補(bǔ)救。將結(jié)構(gòu)搶或構(gòu)件轟設(shè)計(jì)成延性結(jié)晌構(gòu)是我刪們?cè)O(shè)念計(jì)的頃目的旅。但序并非象所有彼的塑搖性材禍料都慶發(fā)生慕塑性螺破壞穩(wěn)。二個(gè)董鋼構(gòu)尿件，則材質(zhì)響相同卸，長(zhǎng)顏度相術(shù)同：直徑d0=1紅0m層md0=1擺0m大m靜(刻槽埋處）破壞時(shí)都，拉長(zhǎng)滿較多；套破壞緒時(shí)，無駛明顯變醬形；屈服時(shí)：fy=2栗51匯N/交mm2fy=2禍74儲(chǔ)N/間mm2拉斷時(shí)：fu=4配31左N忍/m膠m2fu=4褲31桐N諒/m襪m2可見：匙改變了旋工作條思件，即孔使塑性姥材料也夠可能發(fā)港生脆性銹破壞，揚(yáng)在設(shè)計(jì)顏中應(yīng)避陰免這種午情況出距現(xiàn)。2、循環(huán)荷跑載的效應(yīng)略（又稱重復(fù)荷簡(jiǎn)載）土木工約程中，本承受重抬復(fù)荷載種作用的紙結(jié)構(gòu)或怨構(gòu)件有詠：吊車梁投：吊車橋梁：線車輛容器叔：內(nèi)俱部液滲體海洋肚平臺(tái)耗：海丟水建筑非物：班地震禍作用以上深這些陳重復(fù)電荷載蹦都是可變荷找載，這些摩重復(fù)荷持載的作院用使構(gòu)估件的鋼曬材易發(fā)揉生疲勞綢斷裂。循環(huán)荷暫載——結(jié)構(gòu)叛或構(gòu)伴件承產(chǎn)受的互隨時(shí)請(qǐng)間變晌化的共荷載耕。在循屯環(huán)荷免載（墓連續(xù)遠(yuǎn)反復(fù)嫩荷載森）作慈用下層，經(jīng)憐過有盈限次啊循環(huán)月，鋼易材發(fā)桑生破念壞的擾現(xiàn)象降，稱饒之為歇疲勞瞞。疲勞破菠壞的機(jī)掙理疲勞破災(zāi)壞是積洋累損傷航的結(jié)果困。缺陷→微觀裂揉紋→宏觀梢裂紋。疲勞破橡壞的特承征屬于脆基性破壞葡，截面柿平均應(yīng)葵力小于殲屈服點(diǎn)王。斷裂庸時(shí)無明征顯的變畫形；裂封縫起始宿點(diǎn)在構(gòu)敬件表面露處。（1）疲勞派斷裂（2）疲勞飲強(qiáng)度計(jì)霜算（一）辟常幅葉疲勞根據(jù)試瞇驗(yàn)數(shù)據(jù)約可以繪殺出構(gòu)件稠或連接酬的應(yīng)力運(yùn)幅Δσ與相應(yīng)瞇的致?lián)p企循環(huán)次魚數(shù)n的關(guān)系饅曲線，籍按試驗(yàn)釘數(shù)據(jù)回歸的Δσ-n曲線為貓平均曲歇線(圖a)，取對(duì)傍數(shù)坐射標(biāo)(圖b)。1.容許應(yīng)貪力幅[Δσ猜]由于醉現(xiàn)階牙段對(duì)在鋼材醬發(fā)生胃疲勞輛破壞倒尚處架于進(jìn)壁一步輔研究末階段蠶，按散概率懼極限怖狀態(tài)捎計(jì)算螺疲勞休強(qiáng)度款還不趣成熟唐，故陰采用容許應(yīng)策力的計(jì)算務(wù)方法。Δσ傅-n曲線(a慶)0N式中,β--直線對(duì)鋤縱坐標(biāo)捕的斜率棕；b1--直線在貪?rùn)M軸坐尸標(biāo)上的鹽截距；n--循環(huán)次載數(shù)。(b)0n=5×104n=5X106............b1考慮作試驗(yàn)?zāi)綌?shù)據(jù)蜓的離睛散性丟，取坑平均升值減慣去2倍lgN的標(biāo)摟準(zhǔn)差s作為疲支勞強(qiáng)度星下限，喉當(dāng)lgΔ伐σ為正問態(tài)分康布時(shí)腫，保忠證率搏為97.須7%。下限值哲的直線蔽方程為瘡：此時(shí)的Δσ即為搖容許縫應(yīng)力撈幅：式中：系數(shù)β、c--根據(jù)迅鋼結(jié)慘構(gòu)設(shè)自計(jì)規(guī)壟范“疤疲勞銳計(jì)算蹄的構(gòu)拖件和桑連接裕分類董”查勸表得捷到。2S2S(b)0n=5×104n=5X106............b12.疲勞強(qiáng)顆度計(jì)算式中鑒：Δσ--計(jì)算賣部位辟的應(yīng)綱力幅橫；對(duì)于牽焊接客部位:Δσ件=σmax-σmin；對(duì)于其陰他部位益：Δσ=恩σmax-0.篩7σmin(計(jì)算哄應(yīng)力泡幅）奶。σmax、σmi慢n--計(jì)算部踏位每次膛應(yīng)力循謝環(huán)中的若最大拉彈應(yīng)力和最小穿拉應(yīng)帳力或故壓應(yīng)還力（筐取負(fù)澇值）呼。說明：1）計(jì)臉?biāo)銜r(shí)比荷載繡為可放變荷畜載，共且為說荷載艘的標(biāo)野準(zhǔn)值界；2)由于來緩源于試伶驗(yàn)，已化考慮動(dòng)陜力效應(yīng)近，計(jì)算誤時(shí)不再鴿考慮動(dòng)四力系數(shù)別；3)按彈紋性方卡法計(jì)尋算截栽面應(yīng)泄力σ。（二）防變幅辨疲勞涂和吊政車欠業(yè)載效爽應(yīng)系哪數(shù)σσmaxσmin0t—欠載效應(yīng)系數(shù)。重級(jí)工作制硬鉤吊車1.0；重級(jí)工作制軟鉤吊車0.8；中級(jí)工作制吊車0.5。--循環(huán)次數(shù)n=2X106的容許應(yīng)力幅。式中：對(duì)于吊裂車梁，梯按下式淋計(jì)算其滅疲勞強(qiáng)僵度：并不選是所面有的藏承受織動(dòng)力籠荷載累重復(fù)柏作用戴的構(gòu)汗件和拿連接絮都進(jìn)準(zhǔn)行疲看勞驗(yàn)奔算。規(guī)范役規(guī)定區(qū)：直販接承逃受動(dòng)龍力荷季載重檔復(fù)作潑用的旗構(gòu)件姜，當(dāng)稅應(yīng)力拆變化咽的循其環(huán)次乎數(shù)n＞5×跨104次時(shí)，繼對(duì)應(yīng)力郵循環(huán)中犬出現(xiàn)拉途應(yīng)力的個(gè)部位進(jìn)倦行疲勞譜驗(yàn)算。一、建筑鋼底材的種類1、碳素正結(jié)構(gòu)鋼榆（GB/皂T7夾00-紀(jì)88）--陡-低碳旋鋼牌汗號(hào)Q2難35漏--質(zhì)量等測(cè)級(jí)（A、B、C、D）澆注楚方法催（F、b、Z、TZ）A--保證fu、fy、δ，P、S含量B-杯-保證fu,fy,δ,冷彎誤，常仙溫時(shí)Cv，P，S，C含量違；C--保證fu,fy,δ,冷彎,0oC時(shí)Cv，P，S，C含量;D-疊-保證fu,fy,δ,冷彎,-給20oC時(shí)Cv，P，S，C含量;2.幣5建筑磨鋼材童的類征別及辦鋼材素的選燈用2.低合溫金鋼(G綠B/我T強(qiáng)15撓91滋-9剃4)GB/T1591-94Q295Q390Q345Q420相應(yīng)的鋼材品種（GB/T1591-94)09Mn、09Mnb、09Mn2、12Mn12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb15MnV、15MnTi、16MnNb15MnVN、14MnTiRE低合金蒜鋼的質(zhì)姿量等級(jí)堤分A、B、C、D、E，其中E主要是封要求-4識(shí)00C的沖擊梨韌性。二、鋼危材的選差擇（一）選芹擇鋼材承的原則1．結(jié)構(gòu)統(tǒng)或構(gòu)件楚的重要彎性；2．荷載汪情況（蛇靜力荷丙載，動(dòng)具力荷載遙）；靜力軍荷載賊作用懸下可哨選擇環(huán)經(jīng)濟(jì)躁性較惜好的Q2室35鋼材。動(dòng)力荷婆載作用汗下應(yīng)選膨擇綜合林性能較完好鋼材語。3．連接愧方法（租焊接連隔接、螺魂栓連接惹）；焊接結(jié)誕構(gòu)對(duì)材蠢質(zhì)的要?jiǎng)η髧?yán)格馬，應(yīng)嚴(yán)瓣格控制C、S、P的極化限含建量；津非焊坊接結(jié)哭構(gòu)對(duì)C的要否求可衛(wèi)降低渣一些喊。4．結(jié)萍構(gòu)所烏處的創(chuàng)工作王條件腎（環(huán)戶境溫促度，芳腐蝕序等）卷；低溫下謎工作的勢(shì)結(jié)構(gòu)應(yīng)森選擇低頌溫脆斷禾性能好余的鎮(zhèn)靜趕鋼（二皮）鋼賊材選母擇建斤議1、承重地結(jié)構(gòu)的撓鋼材宜輪采用Q2廚35鋼、Q34場(chǎng)5鋼、Q3預(yù)90鋼和Q42代0鋼，墳其質(zhì)剛量應(yīng)震分別塊符合控國(guó)家尖標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)慶構(gòu)鋼》GB普/T7絨00和《低合金既高強(qiáng)度嬸結(jié)構(gòu)鋼》G乏B/相T1腦59戰(zhàn)1的規(guī)捎定。戶當(dāng)采股用其率他牌剪號(hào)的縣鋼材須時(shí)，連尚符上合相跪應(yīng)有抬關(guān)標(biāo)意準(zhǔn)的安規(guī)定針和要蒸求。2、承重煮結(jié)構(gòu)的扭鋼材應(yīng)棉具有抗輕拉強(qiáng)度多、伸長(zhǎng)捐率、屈編服強(qiáng)度韻和硫、片磷含量槳的合格味保證，飼對(duì)焊接口結(jié)構(gòu)尚溫具有含曉碳量的挎合格保拜證。3、對(duì)于需嚴(yán)要驗(yàn)算傭疲勞的啊焊接結(jié)州構(gòu)，應(yīng)憲具有常雹溫沖擊唯韌性的熔合格保關(guān)證；當(dāng)結(jié)轟構(gòu)工橡作溫傾度等襖于或視低于0℃但高譜于－20停℃時(shí)，Q2概35鋼和Q34脊5鋼應(yīng)具籮有0℃沖擊材韌性哨合格梅的保鄰證；對(duì)于Q3廢90鋼和Q42襯0鋼應(yīng)焰具有稈－20姥℃沖擊甜韌性脖的合朋格保般證。當(dāng)結(jié)構(gòu)酬工作溫骨度等于盛或低于贏－20赤℃時(shí)，對(duì)Q2勝35鋼和Q3攻45鋼應(yīng)積具有探－20閘℃沖擊韌貌性的合錯(cuò)格保證扭；對(duì)Q3喪90和Q4黃20鋼應(yīng)改具有吐－40℃沖擊梁韌性設(shè)的合皺格保霞證。4、對(duì)于橡需要驗(yàn)與算疲勞滴的非焊敞接結(jié)構(gòu)折的鋼材產(chǎn)亦應(yīng)具唯有常溫摧沖擊韌己性的合脂格保證，當(dāng)結(jié)立構(gòu)工作迷溫度等賤于或低榜于－20℃時(shí)，對(duì)Q2想35鋼和Q3浩45鋼應(yīng)具扇有0℃沖擊韌俯性合格本的保證壇；對(duì)Q39男0鋼和Q4勉20鋼應(yīng)從具有拾－20℃沖擊玻韌性孝的合冤格保抽證。5、重要部的受拉幕或受彎惰的焊接洽構(gòu)件中箏，厚度崖大于等構(gòu)于16m雨m的鋼落材應(yīng)釋具有早常溫?cái)n沖擊濱韌性繞合格崖的保爭(zhēng)證。6、當(dāng)焊接浙結(jié)構(gòu)為翅防止鋼煤材的層語狀撕裂醋而采用Z向鋼痛時(shí)，橋其材咽質(zhì)應(yīng)厘符合塞現(xiàn)行罰國(guó)家蔑標(biāo)準(zhǔn)《厚度方料向性能舊鋼板》G熱B/茅T5功31永3的規(guī)吃定。8、對(duì)續(xù)于外玻露環(huán)槍境，偷且對(duì)非大氣零腐蝕趨有特浮殊要特求的茄或在敢腐蝕天性氣撿態(tài)和隱固